リセット可能な電子ヒューズ。スキーム、説明

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リセット可能な電子ヒューズ

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提案された電子ヒューズは、負荷抵抗を監視します。過負荷時にオフするだけでなく、負荷抵抗が正常に戻ると元のモードに戻ります。

記事[1]で説明されている高速電子ヒューズは、短絡や過負荷がない場合、電源投入時に負荷を自動的に接続します。過負荷が発生した場合、ヒューズは負荷を切断します。再度オンにするには、ヒューズの「スタート」ボタンを押すか、電源をオフにしてから再度オンにする必要がありますが、これは必ずしも便利ではありません。

前のデバイスに基づいて開発された提案されたデバイスは、完全に自動化されています。統治機関はありません。デバイスは、その抵抗によって負荷の保守性を決定します。許容限度を超える場合、負荷は自動的に電源に接続されます。それ以外の場合、デバイスはヒューズ機能に従って負荷を切断します。短時間（約10 µs）、負荷は電流制限抵抗を介して定期的に電源に接続されます。この間、電子ヒューズは負荷抵抗を測定し、許容限界に戻った場合は、負荷の緊急停止から正常に回復します。

電源と負荷の間に電子ヒューズが接続されています。このデバイスは、12 ～ 30 V の電圧と最大 20 A の負荷電流で動作します。デバイスの 1 つのバージョンが開発されました。負荷電源のマイナスまたはプラスのワイヤを切り替えます。最初のバリアントのスキームを図に示します。 2、XNUMX番目 - 図中XNUMX. 同じ機能を実行するコンポーネントには同じラベルが付けられています。

リセット可能な電子ヒューズ
図。 1

このデバイス（図1を参照）には、予備（DA3コンパレータ上）とメイン（DA4コンパレータ上）の1つの負荷制御回路があります。負荷抵抗は、トランジスタVT2が抵抗R3とR7を介して接続されている場合に測定されます。負荷抵抗がチューニング抵抗R2で設定された動作しきい値よりも大きい場合、メインスイッチングトランジスタVTXNUMXが開き、負荷が電源に接続されます。

通常モードの負荷電流は、コンパレータDA4の主回路を監視します。トリマー抵抗R14で設定された応答しきい値を超えると、メインスイッチングトランジスタVT2が閉じます。 DA3コンパレータに基づく予備回路が動作し、負荷抵抗が許容限界に戻ったときにメインスイッチング電界効果トランジスタVT2を再び開くことができます。

前のデバイス[2]のように、トランジスタVT1を制御するために、RSフリップフロップがエレメントDD1.2およびDD1.3で使用されました。このようなフリップフロップの利点は、両方の制御入力にアクティブな制御信号が論理的に同時に存在できることです。使用される出力に直接影響する制御信号[2]が支配的です。この場合、RSフリップフロップ（ピン3 DD1）の使用される直接出力は、インストール入力S（ピン1 DD1）でのアクティブな高レベル信号によって支配されます。 OR-NOTエレメントで作成されたRSフリップフロップの場合、直接出力信号のアクティブレベルが低いため、DD2エレメントのインバーターを使用してトランジスタVT1.4を制御します。入力RRSフリップフロップ（ピン8 DD1）は、コンパレータDA4の出力（ピン9-オープンコレクタ）に接続されています。

電源投入時および過渡状態の間、トランジスタ VT2 は閉じられます。これは、R1C2 回路が DA1 スタビライザーを介して、コンパレータ DA1 および DA2 よりも遅れて DD3 および DA4 マイクロ回路に供給電圧を供給するためです。 DA3 コンパレータの非反転入力 (ピン 4) の電圧は反転入力 (ピン 4) の電圧よりも大きいため、コンパレータの出力トランジスタ (ピン 2 と 9) は閉じています。 DD1 チップに電力が供給されるとすぐに、DA4 出力 (ピン 9) からのハイレベルにより、RS フリップフロップが DD3 のピン 1 でハイレベル状態に設定されます。インバータＤＤ１．４の出力およびトランジスタＶＴ２のゲートはローであるため、閉じている。この状態では、トランジスタ VT1.4 は、回路内の DD2 要素の上部入力がトリガーとなる短い高レベルパルスを受信するまで続きます。これは、要素 DD2 の入力に同時に低レベルのパルスが現れると、要素 DD1.2 の出力に生成されます。トリガーパルスは、回路に従ってDD1.1要素の上部入力で受信されます-DA1.1タイマーのジェネレーター、抵抗R2、R4、およびコンデンサーC5によって生成される高デューティサイクルの低レベルの短いパルス。パルス幅は R4C5ln4 ~ 2 µs に等しく、繰り返し周期は (R25+4R2)C5ln4 = 2 ms [2] です。

タイマー DA2 を作動させた後、その出力 3 に最初のパルスが現れ、RS フリップフロップ DD4、DD5 の初期設置の過渡状態の間、(R4+R2)C2ln1.2 = 1.3 ms の遅延が発生します。 DA3タイマーの出力2からの各トリガーパルスは、回路に従ってDD1.1要素の上部入力に送られ、同時に、トランジスタVT3のインバーターを介して、すでに短い高レベルパルスの形になっています- トランジスタVT1のゲートに接続します。VT2を開くと、抵抗R3とR3を介して負荷が電源に接続されます。それらは負荷電流を制限するだけでなく、その抵抗を測定するための回路も形成します。これらの抵抗の接続点は、DA3コンパレータの非反転入力（ピン4）に接続されています。回路 R6-R8 は、このコンパレータの反転入力 (ピン 7) に接続されています。トリマ抵抗 R3 の位置によって、コンパレータ DAXNUMX が切り替わる負荷抵抗が決まります。

電源投入後、トランジスタVT1が閉じているため、コンパレータDA3の非反転入力の電圧は常に反転入力の電圧よりも大きくなり、コンパレータの出力トランジスタ（ピン2、9）が大きくなります。）閉じています。回路による要素ＤＤ１．１のより低い入力での単一の信号は、その出力で、したがって、ＲＳフリップフロップの入力Ｓで低レベルを提供し、したがって、元の状態を保持する。

開いたトランジスタ VT1 で負荷抵抗が許容限界よりも小さい場合、コンパレータ DA3 の非反転入力の電圧はその反転入力の電圧より大きくなります。比較器 DA9 の出力 (ピン 3) では、トランジスタ VT1 が閉じていたときと同じ状態が維持されます。比較器ＤＡ３の出力からのハイレベルは、要素ＤＤ１．１の下側入力に行き、電子ヒューズ出力の過負荷がなくなるまで、タイマーＤＡ２の出力からのトリガパルスの通過を阻止する。

オープントランジスタVT1で、負荷抵抗が許容限界よりも大きい場合、コンパレータDA3の反転入力の電圧は非反転入力の電圧よりも大きくなります。コンパレータDA3の出力トランジスタ（ピン2と9）は開いています。エレメントDD1.1の入力では、時間の短い低レベルパルスが（わずかにシフトして）オーバーラップします。このエレメントの出力では、短いハイレベルパルスが生成され、入力SのRSフリップフロップが出力のローレベルの状態に切り替わります。この時点で、コンパレータDA4からの入力Rにはすでにハイレベルがあります。ただし、入力Sの信号の優先度が高いため、トリガーの出力は低くなります。その結果、インバータDD1.4の出力からの単一の信号がトランジスタVT2を開きます。

負荷電流が保護動作限界未満の場合、DA4コンパレータは低出力レベルで安定状態になります。オープントランジスタVT2は、トランジスタVT3の状態に関係なく、コンパレータDA1の非反転入力に小さな（ボルトの端数）電圧を設定します。反転入力DA3の電圧は入力電圧の約半分に近いです。コンパレータDA9のピン3は安定したローレベルを持っているため、タイマーDA2の出力からエレメントDD1.1を介したトリガーパルスは、RSフリップフロップの現在の状態を保存します。

負荷電流が許容限界を超えると、DA4 コンパレータが切り替わり、出力トランジスタが閉じます。単一の信号は、トリガーの出力でハイレベルを設定し、それに応じてインバーターDD1.4の出力でローレベルを設定し、その結果、トランジスタVT2が閉じて負荷をオフにします。

リセット可能な電子ヒューズ
図。 2

正のワイヤスイッチングを備えた電子ヒューズも同様に機能します (図 2)。それは、ｐチャネルトランジスタＶＴ１およびＶＴ２の使用によって区別される。制御信号は、正の電源線に接続されたソースに対してトランジスタのゲートに適用する必要があるため、反転されます。したがって、素子ＤＤ１．４およびトランジスタＶＴ３上のインバータは使用されない。

構造と詳細。電子ヒューズは、両面フォイルグラスファイバーから 35x70 mm のプリント基板に表面実装して作成されます。基板の図面を図に示します。 3（図1の図に従ってマイナスワイヤを切り替えるため）および図4にあります。 2 (図 2 の図に従ってプラス線を切り替えるため)。 VT2 トランジスタを除くすべての部品は基板の片面に実装されており、もう一方の面のフォイルは、その上に実装されている VTXNUMX トランジスタのヒートシンクとして使用されます。

リセット可能な電子ヒューズ
図。 3

内蔵タイマーKR1006VI1（DA2）は、外国のアナログNE555Nに置き換えることができます。 LEDHL1-低電力。トランジスタKT361A（VT3）はKT361B-KT361Eに交換できます。他のコンポーネントの選択に関する推奨事項は、前の記事[1]と同じです。

リセット可能な電子ヒューズ
図。 4

デバイスを確立するには、トリミング抵抗 R3 と R4 を使用して、コンパレータ DA7 と DA14 のスイッチングしきい値を設定する必要があります。実験室の電源が入力に接続され、最大抵抗の位置に設定された直列に接続された電流計とレオスタットが出力に接続されます。ピン3に対するコンパレータDA9（ピン2）の出力に、電源からガルバニック絶縁されたオシロスコープが接続されています。同調抵抗R7のエンジンは、図の図に従って上部に取り付けられています。 1ポジション、R14エンジンを下にして電源を入れます。ヒューズは負荷を接続する必要があります。負荷は、HL1 インジケーターの点灯と電流計の読みによって決まります。オシロスコープ - 振幅が約 9 V の短いパルスの存在を示します。電流計が保護トリップ電流を示すまで、レオスタットの抵抗を減らします。その後、同調抵抗器R14のスライダーは、図の図に従って上に移動します。負荷が切断されるまで 1。 LED HL1 が消えるはずです。次に、コンパレータDA7の出力でパルスが消えるまで、エンジントリマー抵抗R1を回路の下に移動します（図3を参照）。負荷抵抗を増やして、デバイスが自動的に電源に接続することを確認します。短絡を含め負荷抵抗が減少すると、約 10 μs でオフになります。電源投入時の過負荷の場合、電子ヒューズは負荷を接続してはなりません。

図の図に従って組み立てられた電子ヒューズ。 2 は同じように設定されますが、トリマ抵抗 R7 スライダが図に従って下の位置にプリセットされ、上に移動され、トリマ抵抗 R14 スライダが図に従って上の位置に設定されていることのみが異なります。下に移動しました。

トリガーパルスのパラメータは、抵抗R4とR5を選択することで変更できます。 2msごとにオフロード抵抗を監視する必要がない場合は、抵抗R4の抵抗を2MΩまで増やすことができます。この場合、トリガーパルスの周期は比例して増加します。抵抗器Ｒ５の抵抗を低減することにより、パルスの持続時間を、デバイスが供給電圧範囲全体にわたって負荷を確実に接続するのに十分な最小値に低減することが望ましい。前の記事[5]で説明したように、最大電源電圧での出力短絡モードでのトランジスタVT2のオープン時間を測定し、電流パルスの消費エネルギーを計算することが望ましいです。許容限界を超える場合は、抵抗R1の抵抗を下げ、デバイスの起動が停止する場合は、最大許容電源電圧を下げるか、より強力なトランジスタVT5を選択してください[2、4]。

コンパレータDA3とDA4が異なる負荷抵抗で切り替わるように電子ヒューズを設定することができます。これが必要になるのは、負荷を非線形の電流-電圧特性で接続する場合です。

文学

ルニョフA.高速電子ヒューズ。 -ラジオ、2007年、第12号、p。 28-30。
Shilo VL ポピュラーなデジタル回路。ディレクトリ。 - M.: ラジオと通信、1989 年。
Pukhalsky G. I.、Novoseltsev T. Ya. 集積回路上の個別デバイスの設計。ディレクトリ。 - M ラジオと通信、1990 年。
International Rectifier の強力な電界効果スイッチングトランジスタ。 - ラジオ、2001 年、第 5 号、p. 45.
NefedovA.新しい半導体デバイス。強力な電界効果トランジスタ。 -ラジオ、2006年、第3号、p。 45-50。

著者: A. ルナエフ、クルスク。出版物: radioradar.net

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